KR101304345B1

KR101304345B1 - 오염토양 정화방법

Info

Publication number: KR101304345B1
Application number: KR1020110010708A
Authority: KR
Inventors: 조성주; 박성순; 최규문; 최철순; 조규춘
Original assignee: 신강하이텍(주)
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2013-09-26
Also published as: KR20120090337A

Abstract

본 발명은 오염토양 정화방법에 관한 것으로, 괴상물질 선별단계와 고온증기 주입단계를 포함하는 오염토양 정화방법으로써 오염토양을 뒤섞는 것만으로 제거할 수 없는 오염물질을 함유하는 오염토양을 효과적으로 단시간 내에 정화할 수 있고, 주입되는 고온증기의 온도 등 오염토양에 함유되어 있는 오염물질의 종류에 따라 최적한 조건을 만족시켜 줌으로써 오염토양을 보다 효율적으로 정화할 수 있으면서도 에너지 절감을 기할 수 있으며, 굴착버킷와, 스크린 베이스와 체거름망 및 진동기구를 포함하는 괴상물질 선별수단과, 오염토양 덩어리 파쇄수단 및 고온증기주입수단을 구비한 하나의 장치로서 오염토양 뒤섞기와 오염토양 파쇄와 오염토양 선별 및 고온증기주입을 일괄 작업으로 수행할 수 있어 오염토양 정화작업이 간편하고, 정화작업시간을 단축할 수 있으며 비용을 경감할 수 있으며, 고농도 오염토양에 대해 탄력적인 처리효과로 경제성이 있고 정화기간을 단축하고, 열분해 처리시설보다 정화설비 및 설치비용이 저렴하게 되며, 단순한 설비 및 적절한 시기의 공정에 설치가 쉽고, 고농도의 유류 및 여러 형태의 오염물질 제거가 가능하며, 오염물질 유종 및 농도에 따른 공정 변경이 가능하고, 경작공정(생물학적 분해 공정)의 적용 범위 확대가 가능하게 된다.

Description

오염토양 정화방법{Method for purifying polluted soil}

본 발명은 오염토양 정화방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 오염토양을 굴착하여 정화작업영역으로 운반하여 적재하고, 백호우에 장착됨과 아울러 굴착버킷, 오염토양 덩어리 파쇄수단, 괴상물질 선별수단 및 고온증기주입수단을 갖춘 버킷에 의해 적재된 오염토양을 파헤치는 작업과 파쇄하는 작업, 암석이나 폐 콘크리트 등의 괴상물질을 선별해내는 작업 및 오염토양의 토양공극 중에 고온증기를 주입함으로써 오염토양을 효과적으로 정화할 수 있도록 한 오염토양 정화방법에 관한 것이다.

종래 주유소나 군부대 또는 공장지역 주변의 오염토양을 정화하는 방법으로서는 오염토양을 굴착, 펼침, 뒤섞기, 파쇄하는 오염토양 경작방법이 널리 사용되고 있다.

종래의 오염토양 경작방법에서 펼침단계는 오염토양에 영양분(질소, 인), 수분, 산소의 공급이 이루어지면서 미생물의 성장이 촉진되도록 함으로써 오염물질이 호기성 생분해 공정에 의하여 정화되도록 하는 것이며, 뒤섞기 및 파쇄단계는 주기적으로 오염토양을 뒤섞어줌과 아울러 뭉쳐진 오염토양을 파쇄해줌으로써 고휘발성 오염물질이 휘발되도록 함과 아울러 산소공급이 이루어져 상술한 호기성 생분해 공정이 보다 활발하게 이루어지도록 하는 것이다.

종래 오염토양 경작방법을 사용하는 장비 종류별로 구분하면, 굴착버킷이 장착된 백호우와 로터리 작업기가 장착된 트랙터를 사용하는 방법과, 굴착버킷이 장착된 백호우를 사용하는 방법으로 구분된다.

상기 백호우와 트랙터를 사용하는 방법에서는 굴착버킷이 장착된 백호우로 오염토양을 굴착하여 지표면에 일정 두께로 펼쳐놓고, 로터리 작업기가 장착된 트랙터로 오염토양을 뒤섞음과 아울러 파쇄한다.

상기 백호우를 사용하는 방법에서는 굴착버킷이 장착된 백호우로 오염토양을 굴착하고 지표면에 일정 두께로 펼쳐놓고, 굴착버킷이 장착된 백호우로 오염토양을 뒤섞음과 아울러 파쇄한다.

그러나 종래의 오염토양 경작방법에서는 오염토양을 뒤섞음과 아울러 파쇄하는 것에 의하여 오염토양의 공극 중에 공기의 공급을 활성화시켜 호기성 생분해 공정이 이루어지게 하는 것으로 자연적인 공기의 공급에 의한 호기성 생분해 공정이 이루어지는 데는 많은 시간이 소요되기 때문에 오염토양의 정화에 소요되는 시간이 길어지게 되는 문제점이 있다.

또한 종래의 오염토양 경작방법으로서는 오염토양에 함유되어 있는 오염물질이 저휘발성 오염물질일 경우에는 휘발에 의한 효과는 거의 기대할 수 없을 뿐만 아니라 호기성 생분해 공정도 미흡하여 만족할만한 정화효과를 기대할 수 없다.

종래의 오염토양 경작방법은 백호우를 이용하여 오염토양 굴착하는 굴착단계와 오염토양을 뒤섞는 뒤섞기 단계를 수행하고, 로터리작업기가 장착된 트랙터를 이용하여 오염토양을 파쇄하는 단계를 수행하는 방법이다.

그러나 이러한 굴착단계, 뒤섞기 단계, 파쇄단계를 포함하는 종래의 오염토양 경작방법은 백호우와 트랙터 등 여러 종류의 장비를 동원해야 하므로 작업이 번거롭고 작업시간이 길어지는 문제점이 있다.

또한 오염토양의 공극 중에 함유되어 있는 오염물질이 저휘발성 탄화수소류일 경우에는 굴착단계와 뒤섞기 단계를 포함하는 경작방법만으로는 정화할 수 없다.

그 외에도 오염토양 중에 혼재하고 있는 암석이나 폐 콘크리트 등과 같은 괴상물질이 그대로 남아 있게 되며, 이 경우 암석이나 폐 콘크리트 등과 같은 괴상물질에 함침되어 있는 오염물질이 다시 침출하여 토양을 오염시키게 되는 등 경작된 토양을 각종 용도로 활용할 때 제약을 받게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 오염토양을 뒤섞는 것만으로 제거할 수 없는 오염물질을 함유하는 오염토양을 효과적으로 단시간 내에 정화할 수 있도록 한 오염토양 정화방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 오염토양에 함유되어 있는 오염물질의 종류에 따라 최적한 조건으로 작업함으로써 오염토양을 보다 효율적으로 정화할 수 있으면서도 에너지 절감을 기할 수 있도록 한 오염토양 정화방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 하나의 장비로서 오염토양 뒤섞기와 오염토양 파쇄와 오염토양 선별 및 고온증기주입을 일괄 작업으로 수행할 수 있도록 함으로써 오염토양 정화작업이 간편하고, 정화작업시간을 단축할 수 있으며 비용을 경감할 수 있도록 한 오염토양 정화방법을 제공하려는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여,

오염지역에서 굴착된 오염토양을 정화작업영역에 반입하여 적재하는 오염토양 적재단계와;

상기 정화작업영역에 적재된 오염토양 중의 오염물질의 종류를 판별하는 오염물질 종류 판별 단계, 상기 오염토양에 혼재하는 오염토양 덩어리를 깨는 오염토양 덩어리 깨기 단계, 상기 오염토양 중에 혼재하는 괴상물질을 선별해내는 괴상물질 선별단계, 상기 오염토양을 뒤섞는 오염토양 뒤섞기 단계 중 어느 하나 이상의 단계; 및

상기 오염토양 중에 고온증기를 주입하여 오염토양을 정화하는 정화단계를 포함하는 오염토양 정화방법을 제공한다.

상기 오염토양을 혼합 및 파쇄하여 오염토양을 정화하는 정화단계를 더 포함한다.

상기 오염토양 뒤섞기 단계, 오염토양 덩어리 깨기 단계, 괴상물질 선별단계 및 고온증기주입단계는 순차적으로 진행하거나 동시에 진행할 수 있다.

상기 고온증기주입단계는 정화대상 오염토양에 함유된 주 오염물질에 따라 고온증기의 온도와 주입시간을 달리한다.

상기 고온증기주입단계에서 주입되는 고온증기의 온도는 비점이 높은 저휘발성 탄화수소류를 증기압 상승에 의하여 가스상 물질로 전환하여 제거하거나 분자량이 작은 경질 탄화수소류로 열분해하여 제거할 수 있는 온도로 설정한다.

상기 고온증기주입단계에서 주입되는 고온증기의 온도는 150~500℃로 할 수 있다.

상기 오염토양 뒤섞기 단계, 오염토양 덩어리 깨기 단계, 괴상물질 선별단계, 고온증기주입단계, 오염토양 혼합ㆍ파쇄 단계는, 백호우의 붐과 암에 장착되며, 전면과 후면이 개방된 굴착버킷와, 상기 굴착버킷의 후면측에 구비되는 진동선별수단과, 상기 버킷 몸체의 안쪽에 회전 가능하게 설치되어 상기 굴착버킷에 담긴 오염토양 중의 오염토양 덩어리를 파쇄하는 오염토양 덩어리 파쇄수단과, 상기 굴착버킷에 구비되어 오염토양 중에 고온증기를 주입하는 고온증기주입수단을 포함하는 오염토양 정화장치에 의하여 수행하는 것이 바람직하다.

상기 진동선별수단은 상기 굴착버킷의 후면측에 진동 가능하게 설치되는 스크린 베이스와, 상기 스크린 베이스의 전면 측에 착탈 가능하게 결합되는 체거름망과, 상기 스크린 베이스를 진동시키는 진동기구를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 스크린 베이스는 정화된 토양의 용도에 따라 혼재가 허용되는 괴상물질의 허용 최대 입경보다 큰 망목을 가지는 격자형으로 형성되며, 상기 체거름망은 상기 오염물질의 허용 최대 입경에 상당하는 망목을 가지는 망체로 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 오염토양 덩어리 파쇄수단은 상기 굴착버킷의 내부에서 상기 양측판에 회전 가능하게 지지되는 파쇄축과, 상기 파쇄축의 외주면에 설치되는 복수개의 파쇄날을 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고온증기주입수단은 상기 굴착버킷의 양측판 선단부를 따라 고정 설치되며 그 하단에 고온증기주입구가 구비된 고온증기주입관을 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고온증기 주입수단은 상기 오염토양 덩어리 파쇄수단을 구성하는 파쇄축을 중공형으로 구성하고, 그 내부 중공을 통해 고온증기를 공급하여 상기 파쇄축의 외주면에 구비된 복수개의 고온증기분사 노즐을 통해 고온증기가 주입되도록 한 것을 사용함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 괴상물질 선별단계와 고온증기 주입단계를 포함하는 오염토양 정화방법으로써 오염토양을 뒤섞는 것만으로 제거할 수 없는 오염물질을 함유하는 오염토양을 효과적으로 단시간 내에 정화할 수 있도록 한 오염토양 정화방법을 제공하려는 것이다.

본 발명은 주입되는 고온증기의 온도 등 오염토양에 함유되어 있는 오염물질의 종류에 따라 최적한 조건을 만족시켜 줌으로써 오염토양을 보다 효율적으로 정화할 수 있으면서도 에너지 절감을 기할 수 있다.

본 발명은 굴착버킷와, 스크린 베이스와 체거름망 및 진동기구를 포함하는 괴상물질 선별수단과, 오염토양 덩어리 파쇄수단 및 고온증기주입수단을 구비한 하나의 장치로서 오염토양 뒤섞기와 오염토양 파쇄와 오염토양 선별 및 고온증기주입을 일괄 작업으로 수행할 수 있어 오염토양 정화작업이 간편하고, 정화작업시간을 단축할 수 있으며 비용을 경감할 수 있다.

또한 본 발명은 상술한 과제의 해결 수단에 의하여 고농도 오염토양에 대해 탄력적인 처리효과로 경제성이 있고 정화기간을 단축하고, 열분해 처리시설보다 정화설비 및 설치비용이 저렴하게 되며, 단순한 설비 및 적절한 시기의 공정에 설치가 쉽고, 고농도의 유류 및 여러 형태의 오염물질 제거가 가능하며, 오염물질 유종 및 농도에 따른 공정 변경이 가능하고, 경작공정(생물학적 분해 공정)의 적용 범위 확대가 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 오염토양 정화방법을 보인 순서도,
도 2는 본 발명에 의한 오염토양 정화방법의 제 1실시 예를 보인 공정도,
도 3은 본 발명에 의한 오염토양 정화방법의 제 2실시 예를 보인 공정도,
도 4는 본 발명에 의한 오염토양 정화방법을 구현하는 데 최적화된 오염토양 정화장치의 일예를 보인 종단측면도,
도 5는 본 발명에 의한 오염토양 정화방법을 구현하는 데 최적화된 오염토양 정화장치의 다른 예를 보인 종단측면도,
도 6은 오염물질 종류 별 고온증기의 온도를 보인 도표이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 오염토양 정화방법의 순서도이다.

본 발명에 의한 오염토양 정화방법은 오염지역에서 굴착된 오염토양(Sp)을 정화작업영역(A)에 반입하여 적재하는 오염토양 적재단계(S10)와;

상기 정화작업영역(A)에 적재된 오염토양(Sp)에 혼재하는 오염토양 덩어리를 깨는 오염토양 덩어리 깨기 단계(S31), 상기 오염토양(Sp) 중에 혼재하는 괴상물질을 선별해내는 괴상물질 선별단계(S32), 상기 오염토양(Sp)을 뒤섞는 오염토양 뒤섞기 단계(S33) 중 어느 하나 이상의 단계; 및

상기 오염토양(Sp) 중에 고온증기(S)를 주입하는 고온증기 주입단계(S40)를 포함한다.

본 발명에 의한 오염토양 정화방법을 구체적으로 설명하기 앞서 본 발명에 사용되는 오염토양 정화장치를 예시적으로 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 오염토양 정화방법을 구현하는 데 적합한 오염토양 정화장치의 제 1 예를 보인 것이다.

상기 오염토양 정화장치(P)는 도 4에 도시한 바와 같이, 백호우(1)의 붐(2)과 암(3)에 장착되며, 전면과 후면이 개방된 굴착버킷(10)과, 상기 굴착버킷(10)의 후면 측에 구비되는 진동선별수단과, 상기 버킷 몸체(10)의 안쪽에 회전 가능하게 설치되어 상기 굴착버킷(10)에 담긴 오염토양(Sp) 중의 오염토양 덩어리를 파쇄하는 오염토양 덩어리 파쇄수단과, 상기 굴착버킷(10)에 구비되어 오염토양(Sp) 중에 고온증기(S)를 주입하는 고온증기주입수단을 포함한다.

상기 굴착버킷(10)은 백호우(1)에 장착하기 위한 백호우 장착부(14)를 가지는 상면판(11)과, 상기 상면판(11)에서 하부로 이격되어 위치하는 굴착판(12) 및 상기 상면판(11)과 굴착판(12)의 양측단부를 연결하는 양측판(13)을 구비한다.

상기 진동선별수단은 상기 굴착버킷(10)의 후면측에 진동 가능하게 설치되는 스크린 베이스(21)와, 상기 스크린 베이스(21)의 전면 측에 착탈 가능하게 결합되는 체거름망(22)과, 상기 스크린 베이스(21)를 진동시키는 진동기구(23)를 포함한다.

상기 스크린 베이스(21)는 정화된 토양의 용도에 따라 혼재가 허용되는 괴상물질의 허용 최대 입경보다 큰 망목을 가지는 격자형으로 형성되며, 상기 체거름망(22)은 상기 오염물질의 허용 최대 입경에 상당하는 망목을 가지는 망체로 구성된다.

상기 스크린 베이스(21)는 상기 굴착버킷(10)에 스프링 등의 탄성지지부재(23)에 통하여 진동 가능하게 지지된다.

상기 진동기구(24)는 상기 굴착버킷(10)의 양측판(13)에 회전 가능하게 지지되는 캠축(24a)과, 상기 캠축(24a)에 고정되어 상기 스크린 베이스(21)를 진동시키는 캠(24b)을 포함한다. 상기 캠축(24a)은 백호우(1)에 구비된 회전구동기구(미도시)에 의하여 회전 구동된다. 상기 회전구동기구는 모터 등의 회전구동원과, 상기 회전구동원의 회전력을 상기 캠축(24a)에 전달하는 전동요소를 포함한다. 상기 전동요소는 통상적인 체인-스프로킷, 벨트-풀리, 기어트레인 등 통상적인 회전력 전달기구를 선택적으로 채용할 수 있다.

상기 캠(24b)은 상기 스크린 베이스(21)에 직접 접촉하도록 구성할 수도 있으나 도시 예와 같이, 상기 스크린 베이스(21)에 캠 폴로워(24c)를 회전 가능하게 설치하여 이 캠 폴로워(24c)가 상기 캠(24b)에 구름접촉하도록 구성하는 것이 바람직하다.

도시 예에서는 캠축(24a), 캠(24b), 캠 폴로워(24c)를 상, 하 한 쌍 설치한 예를 들고 있으나, 상, 하 어느 한 쪽에만 설치할 수도 있다.

상기 오염토양 덩어리 파쇄수단은 상기 굴착버킷(10)의 내부에서 상기 양측판(13)에 회전 가능하게 지지되는 파쇄축(31)과, 상기 파쇄축(31)의 외주면에 설치되는 복수개의 파쇄날(32)을 포함한다.

상기 파쇄축(31)은 백호우(1)에 구비된 회전구동기구(미도시)에 의하여 회전 구동된다.

상기 회전구동기구는 통상적인 모터 등의 회전구동원과, 상기 회전구동원의 회전력을 상기 파쇄축(31)에 전달하는 전동요소를 포함한다. 상기 전동요소는 통상적인 체인-스프로킷, 벨트-풀리, 기어트레인 등 통상적인 회전력 전달기구를 선택적으로 채용할 수 있다.

상기 파쇄날(32)은 도시 예와 같이 첨두형(尖頭形)으로 구성할 수도 있으나, 사각막대형이나 T자형 등으로 구성할 수 있다.

상기 고온증기주입수단은 상기 굴착버킷(10)의 양측판(13) 선단부를 따라 고정 설치되며 그 하단에 고온증기주입구(42)가 구비된 고온증기주입관(41)을 포함한다. 상기 고온증기주입관(41)은 백호우 또는 정화작업영역(A)에 구비된 고온증기생성수단(미도시)에 연결된다.

상기 고온증기생성수단은 통상적인 증기를 발생시키는 보일러와 상기 보일러에서 발생한 증기의 온도를 상승시키는 열교환기(가열기)를 포함하여 보일러에서 발생한 습증기를 열교환기에 의해 가열하여 고온의 건증기를 생성하도록 구성할 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 오염토양 정화장치(P)의 다른 예를 보인 것으로, 본 예에서는 상기 고온증기 주입수단을 달리 한 것이며, 여타 굴착버킷(10), 진동선별수단, 파쇄수단은 상술한 도 2에 예시한 오염토양 정화장치와 동일하므로 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

본 예에서는 상기 오염토양 덩어리 파쇄수단을 구성하는 상기 파쇄축(31)을 중공형(中空形)으로 구성하고, 그 내부 중공을 통해 고온증기를 공급하여 상기 파쇄축(31)의 외주면에 구비된 복수개의 고온증기분사 노즐(43)을 통해 고온증기(S)가 주입되도록 고온증기 주입수단을 사용하는 것이다.

상기 오염토양 적재단계(S10)는 주유소나 군부대 또는 공장지역 주변 등의 오염지역에서 굴착된 오염토양(Sp)을 정화작업영역(A)으로 반입하여 일정한 두께로 적재하는 단계이다.

이 단계에서는 굴착된 오염토양(Sp)을 통상적인 굴착버킷이 장착된 백호우를 사용하여 덤프트럭 등의 운반수단에 적재하고, 운반수단에 의해 정화작업영역(A)에 반입하여 적재한다[도 2의 (a) 및 도 3의 (a) 참조].

상기 오염토양 덩어리 깨기 단계(S31)는 정화작업영역(A)에 적재된 오염토양(Sp) 중에 수분과 유분 등에 의하여 뭉쳐진 오염토양 덩어리를 파쇄하여 오염토양(Sp) 사이의 공극에 대한 공기의 공급이 원활하게 이루어지도록 하는 단계이다.

즉, 오염토양(Sp)이 수분이나 유분에 의하여 뭉쳐진 덩어리 상태로 존재하는 경우 상기 오염토양 뒤섞기 단계(S33)에서 오염토양(Sp)을 뒤섞는다고 하더라도 오염토양(Sp) 사이의 공극 중에 공기(산소)가 효과적으로 공급되지 않아 생물학적 분해 공정에 의한 오염토양(Sp)의 정화가 충분히 이루어지지 않기 때문에 오염토양 덩어리를 파쇄하여 오염토양(Sp) 사이의 공극 중에 공기(산소)가 효과적으로 공급되도록 하기 위한 과정이다.

상기 오염토양 덩어리 깨기 단계(S31)는 통상적인 트랙터에 장착되는 로터리 작업기를 사용하여 수행할 수도 있으나, 수분과 유분이 많은 오염토양의 경우 오염토양 덩어리가 효과적으로 파쇄되지 않으므로 본 발명의 구현에 최적화된 상기 오염토양 정화장치(P)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 오염토양 덩어리 깨기 단계(S31)는 도 2의 (b) 및 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 오염토양정화영역(A)에 적재된 오염토양(Sp)을 상기 백호우(1)에 장착된 굴착버킷(10)으로 퍼 올림과 동시에 상기 오염토양 덩어리 파쇄수단을 구성하는 파쇄축(31)을 회전시켜 상기 파쇄축(31)에 구비된 복수개의 파쇄날(32)이 오염토양(Sp) 중에 혼재하는 오염토양 덩어리를 깨도록 하는 것이다.

상기 오염토양 덩어리 깨기 단계(S31)에서는 오염토양 덩어리를 파쇄하여 추후 괴상물질 선별단계(S32)에서 오염토양 덩어리가 그대로 선별되지 않도록 할 뿐만 아니라 오염토양(Sp) 중에 혼재하는 암석이나 폐 콘크리트 등의 괴상물질 표면에 묻어 있는 오염토양을 괴상물질로부터 탈락시켜 추후 괴상물질 선별단계(S32)에서 괴상물질의 정확한 선별이 가능하도록 하게 된다.

상기 괴상물질 선별단계(S32)는 오염토양(Sp) 중에 혼재하는 암석이나 폐 콘크리트 등의 괴상물질을 선별해내어 정화된 토양의 용도에 따라 혼재가 허용되는 입경보다 큰 입경의 괴상물질을 제거하기 위한 것이다.

상기 괴상물질 선별단계(S32)는 통상적인 굴착버킷이 장착된 백호우를 사용하여 선별해낼 수도 있으나, 괴상물질의 선별을 효율적으로 수행하기 위하여 본 발명의 구현에 최적화된 상기 오염토양 정화장치(P)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 괴상물질 선별단계(S32)에서는 도 2의 (c) 및 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 백호우(1)에 장착된 굴착버킷(10)에 의해 상기 오염토양정화영역(A)에 적재된 오염토양(Sp)을 퍼 올린 상태에서 상기 진동수단을 가동시키면 상기 스크린 베이스(21)와 체거름망(22)이 진동하게 되어 괴상물질의 선별이 원활하게 이루어지게 된다.

오염토양 정화작업 초기에는 정화작업영역(A)에 적재된 오염토양(Sp)이 수분과 유분이 많은 상태로서, 괴상물질의 표면에 오염토양(Sp)이 부착하여 괴상물질이 본래의 입경보다 큰 입경을 가지는 상태로 존재하게 되는 바, 상기 괴상물질 선별단계(S32)에서는 상기 스크린 베이스(21)를 진동수단에 의하여 진동시킴으로써 괴상물질의 표면에 부착된 오염토양을 탈락시켜 괴상물질이 본래의 입경을 드러내게 되어 정확한 선별이 이루어지게 된다.

또한 오염토양 정화 작업 초기에는 상기 괴상물질 선별수단을 구성하는 상기 체거름망(22)을 탈거하고 상기 허용 입경보다 큰 망목을 가지는 스크린 베이스(21)만이 굴착버킷(10)에 구비된 상태에서 초벌 선별을 수행함으로써 본래의 입경은 허용 입경보다 작지만 그 표면에 오염토양이 부착되어 허용 입경보다 커진 입경을 가지게 된 괴상물질이 스크린 베이스(21)에 걸리지 않고 스크린 베이스(21)의 망목을 통과하게 되어 보다 정확한 괴상물질 선별이 이루어지게 된다.

이러한 초벌 괴상물질 선별과정에서는 상기 스크린 베이스(21)가 허용 입경보다 큰 망목 크기를 가지는 것이므로 상기 스크린 베이스(21)의 망목이 막히는 일이 없이 괴상물질의 선별이 원활하게 이루어지게 된다.

상술한 초벌 선별이 진행됨에 따라 오염물질의 함수율과 함유율이 낮아지게 된 후에는 상기 스크린 베이스(21)의 전면 측에 상기 체거름망(22)을 부착하여 본격적인 괴상물질 선별단계를 수행한다. 이때 상기 체거름망(22)의 망목은 허용 입경에 대응하는 크기를 가지는 것이므로 본래의 입경이 허용 입경보다 큰 괴상물질은 상기 체거름망(22)에 걸려서 제거되고, 본래의 입경이 허용 입경보다 작은 괴상물질은 상기 체거름망(22)의 망목을 통과하여 정화된 토양에 혼재된 상태로 된다.

이러한 본격적인 괴상물질 선별과정에서는 초벌 오염토양 선별과정을 거치면서 함수율과 함유율이 낮아진 오염토양 중에서 그 표면에 부착되어 있던 오염토양이 탈락하여 본래의 입경으로 드러난 괴상물질을 선별하는 것으로 되므로 상기 체거름망(22)의 망목이 막히는 일이 없이 괴상물질의 선별이 더욱 원활하게 이루어지게 된다.

상기 오염토양 뒤섞기 단계(S33)는 정화작업영역에 적재된 오염토양(Sp)을 뒤섞어서 오염토양(Sp) 사이의 공극 중에 공기가 유입되도록 함으로써 공기 중의 산소에 의한 생물학적 분해 공정에 의해 오염물질이 분해되어 정화되도록 하는 단계이다.

오염토양(Sp)을 뒤섞는 과정에서는 통상적인 굴착버킷이 장착된 백호우나 트랙터 등에 장착된 로터리 작업기를 사용할 수 있다. 다면, 통상적인 굴착버킷이 장착된 백호우나 로터리 작업기가 장착된 트랙터를 사용할 경우, 그 효율이 낮고 파쇄, 선별, 고온증기분사 등의 다른 단계의 수행이 곤란하게 되므로 본 발명의 구현에 최적화된 상기 오염토양 정화장치(P)를 백호우(1)에 장착하여 사용하는 것이 바람직하다. 이는 오염토양 덩어리 깨기 단계(S31)와 괴상물질 선별단계(S32)와 오염토양 뒤섞기 단계(S33) 및 고온증기주입단계(S50)를 일괄 공정으로 수행할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 오염토양 뒤섞기 단계(S33)는 도 2의 (d) 및 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, 상기 오염토양 정화장치(P)가 장착된 백호우(1)를 이동시키면서 오염토양정화영역(A)에 적재된 오염토양(Sp)을 퍼 올렸다가 쏟아내는 식으로 수행할 수 있다.

상기 고온증기 주입단계(S40)는 오염토양 덩어리 깨기 단계(S31), 괴상물질 선별단계(S32) 및 오염토양 뒤섞기 단계(S33)를 거친 오염토양(Sp) 중에 고온증기를 주입함으로써 제거하는 데 매우 많은 시간이 필요하거나 제거 자체가 불가능한 비점이 높은 저휘발성 오염물질을 단시간 내에 효과적으로 제거하기 위한 단계이다.

상기 고온증기 주입단계(S40)에서는 오염토양(Sp) 중에 고온증기를 주입하는 것에 의하여 비점이 높은 저휘발성 오염물질이 증기압 상승에 의하여 가스상 물질로 전환되어 제거되거나 분자량이 작은 오염물질로 열 분해되어 제거되도록 하는 것이다.

상기 고온증기 주입단계(S40)는 토양 공극 내 고온 및 고압의 조건하에 유류나 염소계 유기화합물 또는 농약잔류물 등의 오염물질과 고온증기의 강한 흡열반응에 의하여 경질 탄화수소로 전환하거나 증기압 상승을 통해 휘발을 유도한다.

비점이 높은 저휘발성 오염물질을 효과적으로 제거하기 위해서는 오염물질의 종류에 따라 고온증기의 온도, 주입유량, 주입압력 및 주입시간을 조절하는 것이 바람직하다. 여기서 가장 중요한 팩터는 오염물질 종류에 따른 고온증기의 온도이다.

상기 고온증기 주입단계(S40)에서 주입되는 고온증기는 동절기 낮은 온도의 오염토양을 가온해 줌으로써 생물학적 분해 공정을 위한 온도 분위기를 조성해주어 생물학적 분해 공정에 의한 오염물질의 분해가 활발하게 이루어지도록 하는 역할을 하게 된다.

상기 고온증기 주입단계(S40)에서 주입되는 고온증기의 온도는 정화하고자 하는 오염물질의 종류에 따라 적정한 온도로 설정하는 것이 바람직하다

즉, 오염물질을 정화하는 데 필요한 온도보다 낮은 온도의 고온증기를 주입하는 경우, 오염물질의 정화가 이루어지지 않게 되는 것은 물론이고, 오염물질의 종류와 무관하게 가장 높은 온도의 고온증기를 주입하여야 하는 오염물질을 기준으로 하여 고온증기를 주입할 경우, 대부분의 오염물질을 정화될 수 있으나, 고온증기의 온도가 불필요하게 높은 경우가 발생하게 되며, 이 경우 고온증기를 생성하는 데 불필요한 에너지를 낭비하게 되는 문제점이 있게 되므로 오염물질의 종류에 따라 적정한 온도의 고온증기를 주입하는 것은 매우 중요하다.

오염물질의 종류에 따른 고온증기의 온도는 도 6에 도시한 바와 같다.

즉, 비교적 휘발성이 좋은 가솔린(gasoline)은 30~160℃이하, 제트연료(jet fuels)는 140~282℃, 등유(kerosene)는 140~288℃, 디젤연료(diesel fuels)는 260~372℃, 연료유(fuel oils)는 268~365℃, 히팅오일(heating oils)은 364~522℃, 윤활유(lubricating oil)는 448~548℃이다.

본 발명자들은 실험에 따라 160℃~500℃의 온도를 가지는 고온증기를 주입하는 것에 의하여 대부분의 오염토양을 정화할 수 있음을 확인하였다.

상기 고온증기 주입단계(S40)에서는 도 2의 (e)에 도시한 바와 같이, 고온증기생성수단에서 생성된 고온증기를 상기 굴착버킷(10)의 양측판(13) 선단부를 따라 고정 설치된 상기 고온증기주입관(41)을 통하여 공급하여 상기 고온증기주입관(41)의 하단에 구비된 고온증기주입구(42)에서 분사되도록 함으로써 고온증기(S)가 오염토양 중에 주입되도록 하거나, 도 3의 (e)에 도시한 바와 같이, 고온증기생성수단에서 생성된 고온증기를 상기 파쇄축(31)의 내부를 통해 공급하여 상기 파쇄축(31)의 외주면에 구비된 복수개의 고온증기분사 노즐(43)을 통해 고온증기(S)가 분사되도록 함으로서 고온증기가 오염토양 중에 주입되도록 하는 것이 바람직하다.

도 1에 도시한 본 발명에 의한 오염토양 정화방법의 순서도를 참고하면, 정화작업영역(A)에 오염토양(Sp)을 적재한 다음, 오염토양 중의 오염물질의 종류를 판별하는 단계(S21)와, 판별된 오염물질을 정화하기 위하여 고온증기의 주입이 필요한지를 판단하는 단계(S22)를 거치며, 이 단계(S22)에서 고온증기의 주입이 필요하지 않다고 판단한 경우에는 오염토양 혼합ㆍ파쇄 단계(S50)를 반복하는 과정을 거쳐서 정화작업을 수행한다.

상기 오염토양 혼합ㆍ파쇄 단계(S50)에서의 오염토양 혼합은 도 2의 (f) 및 도 3의 (f)에 도시한 바와 같이, 상기 오염토양 정화장치(P)가 장착된 백호우(1)를 이동시키면서 오염토양정화영역(A)에 적재된 오염토양(Sp)을 퍼 올렸다가 쏟아내는 식으로 수행되며, 오염토양 파쇄는 도 2의 (g) 및 도 2의 (g)에 도시한 바와 같이 상기 파쇄축(31)과 파쇄날(32)의 회전에 의해 수행된다.

상기 단계(S22)에서 고온증기의 주입이 필요한 오염물질로 판단한 경우에는 오염물질의 종류별 고온증기의 온도를 설정하는 단계(S23), 고온증기 준비 단계(S24), 고온증기 온도측정 단계(S25), 고온증기의 온도가 설정 온도인지를 판단하는 단계(S26)를 거쳐 고온증기 분사단계(S40)와 오염토양 혼합ㆍ파쇄 단계(S50)를 수행한다.

상기 고온증기 주입단계(S40)와 오염토양 혼합ㆍ파쇄 단계(S50)는 순차적으로 진행할 수도 있고, 동시에 진행할 수도 있다.

상기 고온증기 주입단계(S40)와 오염토양 혼합ㆍ파쇄 단계(S50)를 반복 수행하면서 오염토양의 정화가 완료되었는지를 판단하는 단계(S60)를 거쳐 정화가 완료되었다고 판단되면, 정화 작업을 종료하고, 정화가 완료되지 않았다고 판단되면 상기 고온증기 주입이 필요한지를 판단하는 단계(S22)로 돌아가서 상술한 단계들을 반복 수행한다.

본 발명에 의한 오염토양 정화방법에서 상기 오염토양 덩어리 깨기 단계(S31)와 괴상물질 선별단계(S32) 및 오염토양 뒤섞기 단계(S33)는 오염토양 정화공정을 수행하기 전에 수행하는 전처리 단계 또는 예비적 단계라고 할 수 있으며, 상기 고온증기 주입단계(S40)와 오염토양 혼합ㆍ파쇄 단계(S50)는 본 발명의 오염토양 정화공정이라고 할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예로서, 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 제시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 고유사상의 범위 내에서 해당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

10 : 굴착버킷 21 : 스크린 베이스
22 : 체거름망 24b : 캠
31 : 파쇄축 32 : 파쇄날
41 : 고온증기주입관 43 : 고온증기주입 노즐

Claims

오염지역에서 굴착된 오염토양을 정화작업영역에 반입하여 적재하는 오염토양 적재단계와;
상기 정화작업영역에 적재된 오염토양 중의 오염물질의 종류를 판별하는 오염물질 종류 판별 단계, 상기 오염토양에 혼재하는 오염토양 덩어리를 깨는 오염토양 덩어리 깨기 단계, 상기 오염토양 중에 혼재하는 괴상물질을 선별해내는 괴상물질 선별단계, 상기 오염토양을 뒤섞는 오염토양 뒤섞기 단계 중 어느 하나 이상의 단계;
상기 오염토양 중에 고온증기를 주입하여 오염토양을 정화하는 고온증기주입단계; 및
상기 오염토양을 혼합 및 파쇄하여 오염토양을 정화하는 정화단계를; 더 포함하여 이루어지며,
상기 오염토양 뒤섞기 단계, 오염토양 덩어리 깨기 단계, 괴상물질 선별단계, 고온증기주입단계, 오염토양 혼합파쇄 단계는,
백호우의 붐과 암에 장착되며, 전면과 후면이 개방된 굴착버킷와,
상기 굴착버킷의 후면측에 구비되는 진동선별수단과,
상기 버킷 몸체의 안쪽에 회전 가능하게 설치되어 상기 굴착버킷에 담긴 오염토양 중의 오염토양 덩어리를 파쇄하는 오염토양 덩어리 파쇄수단과,
상기 굴착버킷에 구비되어 오염토양 중에 고온증기를 주입하는 고온증기주입수단을 포함하고,
상기 굴착버킷으로 퍼 올림과 동시에 파쇄수단을 회전시켜 수분과 유분에 의해 오염된 오염토양을 파쇄하여 오염토양 사이의 공극에 대한 공기 공급이 원활하게 하고, 진동선별수단에 의해 정화된 토양의 용도에 따라 혼재되어 있는 괴상물질 선별 작업을 원활히 하도록 이루어지는 오염토양 정화장치에 의하여 수행함을 특징으로 하는 오염토양 정화방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 오염토양 뒤섞기 단계, 오염토양 덩어리 깨기 단계, 괴상물질 선별단계 및 고온증기주입단계는 순차적으로 진행하거나 동시에 진행함을 특징으로 하는 오염토양 정화방법.
제 1 항에 있어서,
상기 고온증기주입단계는 정화대상 오염토양에 함유된 주 오염물질에 따라 고온증기의 온도와 주입시간을 달리하는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 고온증기주입단계에서 주입되는 고온증기의 온도는 150~500℃로 함을 특징으로 하는 오염토양 정화방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 진동선별수단은 상기 굴착버킷의 후면측에 진동 가능하게 설치되는 스크린 베이스와, 상기 스크린 베이스의 전면 측에 착탈 가능하게 결합되는 체거름망과, 상기 스크린 베이스를 진동시키는 진동기구를 포함하는 것을 사용함을 특징으로 하는 오염토양 정화방법.
제 8 항에 있어서,
상기 스크린 베이스는 정화된 토양의 용도에 따라 혼재가 허용되는 괴상물질의 허용 최대 입경보다 큰 망목을 가지는 격자형으로 형성되며, 상기 체거름망은 상기 오염물질의 허용 최대 입경에 상당하는 망목을 가지는 망체로 구성된 것을 사용함을 특징으로 하는 오염토양 정화방법.
제 1 항에 있어서,
상기 오염토양 덩어리 파쇄수단은 상기 굴착버킷의 내부 양측판에 회전 가능하게 지지되는 파쇄축과, 상기 파쇄축의 외주면에 설치되는 복수개의 파쇄날을 포함하는 것을 사용함을 특징으로 하는 오염토양 정화방법.
제 1 항에 있어서,
상기 고온증기주입수단은 상기 굴착버킷의 양측판 선단부를 따라 고정 설치되며 그 하단에 고온증기주입구가 구비된 고온증기주입관을 포함하는 것을 사용함을 특징으로 하는 오염토양 정화방법.
제 1 항에 있어서,
상기 고온증기 주입수단은 상기 오염토양 덩어리 파쇄수단을 구성하는 파쇄축을 중공형으로 구성하고, 그 내부 중공을 통해 고온증기를 공급하여 상기 파쇄축의 외주면에 구비된 복수개의 고온증기분사 노즐을 통해 고온증기가 주입되도록 한 것을 사용함을 특징으로 하는 오염토양 정화방법.